變頻調(diào)速器的維修與測試
1 引言
變頻調(diào)速器作為一種高效節(jié)能的電機調(diào)速裝置，因其較高的性能價格比，在工廠得到了越來越廣泛的應(yīng)用。維護、維修、測試變頻調(diào)速器的工作變得日趨重要，因而使變頻調(diào)速器維修測試平臺成為應(yīng)用領(lǐng)域不可缺少的設(shè)備。萊鋼自動化部于2002年設(shè)計、組建了變頻調(diào)速器維修測試平臺。變頻調(diào)速器維修測試平臺主要由兩部分組成，維修部分和測試部分。
2 變頻調(diào)速器維修部分的組成
從前幾次維修變頻器的經(jīng)驗來看，與強電相關(guān)的器件、大功率器件，電源部分以及相應(yīng)的驅(qū)動部分電路損壞頻率較高，當(dāng)然在以后的維修過程中會出現(xiàn)各種各樣的故障現(xiàn)象，表現(xiàn)與其相應(yīng)的電子電路有關(guān)。電子設(shè)備的維修過程就是尋找相應(yīng)故障點的過程。在維修過程中，我們還是應(yīng)該堅持以人為主，設(shè)備為輔的原則，充分發(fā)揮人的主觀能動性，降低維修成本，從故障現(xiàn)象入手，分析電路原理、時序關(guān)系、工作過程，找出各種可能存在的故障點，然后借助一些維修檢測設(shè)備，確定故障點，確定故障元器件，(包括定性與定量指標(biāo))，然后尋找相應(yīng)的器件進行替換，使設(shè)備恢復(fù)其固有的性能指標(biāo)。
維修過程包括以下幾個方面:
第一步，詢問用戶變頻器的故障現(xiàn)象，包括故障發(fā)生前后外部環(huán)境的變化。例如，電源的異常波動、負載的變化。
第二步，根據(jù)用戶的故障描述，分析可能造成此類故障的原因。
第三步，打開被維修的設(shè)備，確認(rèn)被損壞的程序，分析維修恢復(fù)的可行性。
第四步，根據(jù)被損壞器件的工作位置，通過閱讀電路，分析電路工作原理，從中找出損壞器件的原因，以及一些相關(guān)的電子電路。
第五步，尋找相關(guān)的器件進行替換。
第六步，在確定所有可能造成故障，所有原因都排除的情況下，通電進行實驗，在做這一步的時候，一般要求所有的外部條件都具備，并且不會引起故障的進一步擴大化。
第七步，在設(shè)備工作正常的情況下，就可以進入下一個程序，系統(tǒng)測試。
2.1 維修平臺
(1) 邏輯分析儀:邏輯分析儀具有多個輸入通道，反映被測信號電平的邏輯狀態(tài)和相應(yīng)時間，即被測點的二進制編碼，邏輯分析儀可同時對邏輯電平信號，數(shù)據(jù)總線信號，地址總線信號，芯片的輸入輸出等多路數(shù)字信號的邏輯關(guān)系進行測試和比較，利用測試儀器本身的瞬態(tài)定時測試功能，來捕捉窄脈沖的干擾和測試點前后的波形，邏輯分析儀特別適合對數(shù)字邏輯電路進行測試和分析。
(2) 模擬示波器:示波器是用來“凍結(jié)”一個模擬信號或隨時間變化信號的有效工具，可根據(jù)顯示屏上的靜態(tài)波形分析其特性，并根據(jù)熒光屏上的方格和選用檔次來測量其參數(shù)值，通過使用示波器，可以把被測信號十分真實、直觀的反映在熒屏上，便于維修人員對被測信號進行定量和定性的分析。
(3) 晶體管圖示儀:用途:測試選配大功率管，維修大功率電源，UPS等。
附件1:集成電路電壓傳輸特性測試臺用途:測試選配數(shù)字電路，維修各種數(shù)字智能儀表;附件2:場效應(yīng)管配對測試臺，用途:選配場效應(yīng)管;附件3:0-3KV高壓測試臺。
(4) 圖示儀:測試GTR模塊等
(5) 線性集成電路智能參數(shù)分析儀:選配測試運放等線性電路，維修稱重儀表，信號處理板。
(6) 臺式數(shù)字電橋:測試精密R、C、L，維修精密儀器，通訊裝置等
(7) 通用編程器:修改拷貝各種程序存儲器、維修計算機、智能儀器儀表以及智能儀器儀表數(shù)據(jù)的備份。
(8) 集成電路測試儀:測試各類數(shù)字集成電路, 主要參數(shù):帶RS232接口及編程解密軟件
(9) 智能校驗信號發(fā)生器:校驗測量儀表等, 日本白光。
3 變頻調(diào)速器測試部分的組成
測試部分的功能是對已維修完成的變頻調(diào)速器性能測試。通過考察與交流，測試變頻器的最佳負載還是交流電機。我公司變頻器的功率由大到小，各種規(guī)格都存在，在維修完成以后，如果采用同等功率的電機來做負載實驗，這需要配備各種型號的電機這是不現(xiàn)實的，也是不科學(xué)的。根據(jù)變頻器的使用說明，一般要求變頻器負載不低于額定功率的10%，我們可以考慮用3kw左右的電機來實現(xiàn)15kw以下等級變頻器的負載。用15kw的電機來實現(xiàn)150kw以下等級變頻器的負載。針對變頻器負載電機不能空載的情況，可以使用一臺磁粉制動機來模擬電機負載，磁粉制動機可以通過改變輸入電壓來改變磁粉的間隙，從而達到改變負載的目的。實現(xiàn)模擬變頻器使用現(xiàn)場的目標(biāo)，當(dāng)然還需要檢測其它一些輔助參數(shù)，如輸入電壓、電流、輸出電壓、電流，以及三相的平衡情況，輸出波形的諧波分量。測試平臺需要以下設(shè)備儀表:
(1) 三相交流電機:主要參數(shù):3kW，15kW
(2) 磁粉制動器:主要參數(shù):350N.m
(3) 電流傳感器:主要參數(shù):測量范圍內(nèi)0-50A，輸出0-50Ma, 北京科海
(4) 電壓傳感器:主要參數(shù):測量范圍內(nèi)0-1000V，輸出0-100mA
(5) 模擬電流顯示表頭:主要參數(shù):0-50A，輸入0-50mA
(6) 模擬電壓顯示表:主要參數(shù)0-1000V，輸入0-100mA
(7) i=3減速器
(8) 小水泵:用途:磁粉制動機的冷卻。
(9) 16位16通道A/D轉(zhuǎn)換卡: 主要參數(shù):輸入0-10V
(10) 16位D/A轉(zhuǎn)換卡:主要參數(shù):輸出0-10V
(11) 信號部分:輸入、輸出信號分別為0-10v電壓信號、0-20mA電流信號、開關(guān)量和脈沖信號
(12) 計算機1臺
(13) 多功能打印機1臺
測試平臺的結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。
圖1 測試平臺結(jié)構(gòu)示意圖
4 系統(tǒng)特點
(1) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，使用方便;
(2) 適合對各種品牌的變頻器進行維修和測試;
(3) 輸入輸出信號齊全，系統(tǒng)組成靈活;
(4) 利用變頻器和智能臺信號發(fā)生器單元等組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，模擬現(xiàn)場輸入輸出設(shè)備。
(5) 對多種儀器儀表進行維修和測試;
(6) 可以對一般模塊進行測試和維修;
(7) 對維修、測試的數(shù)據(jù)進行處理、顯示和打印。
5 結(jié)束語
變頻調(diào)速器維修測試平臺組建以來，檢修變頻器多臺，對保障生產(chǎn)的順利進行發(fā)揮了較大的作用，同時為萊鋼節(jié)約了大量的外出維修費用。
參考文獻
[1] 測試儀器使用說明書.
變頻調(diào)速器作為一種高效節(jié)能的電機調(diào)速裝置，因其較高的性能價格比，在工廠得到了越來越廣泛的應(yīng)用。維護、維修、測試變頻調(diào)速器的工作變得日趨重要，因而使變頻調(diào)速器維修測試平臺成為應(yīng)用領(lǐng)域不可缺少的設(shè)備。萊鋼自動化部于2002年設(shè)計、組建了變頻調(diào)速器維修測試平臺。變頻調(diào)速器維修測試平臺主要由兩部分組成，維修部分和測試部分。
2 變頻調(diào)速器維修部分的組成
從前幾次維修變頻器的經(jīng)驗來看，與強電相關(guān)的器件、大功率器件，電源部分以及相應(yīng)的驅(qū)動部分電路損壞頻率較高，當(dāng)然在以后的維修過程中會出現(xiàn)各種各樣的故障現(xiàn)象，表現(xiàn)與其相應(yīng)的電子電路有關(guān)。電子設(shè)備的維修過程就是尋找相應(yīng)故障點的過程。在維修過程中，我們還是應(yīng)該堅持以人為主，設(shè)備為輔的原則，充分發(fā)揮人的主觀能動性，降低維修成本，從故障現(xiàn)象入手，分析電路原理、時序關(guān)系、工作過程，找出各種可能存在的故障點，然后借助一些維修檢測設(shè)備，確定故障點，確定故障元器件，(包括定性與定量指標(biāo))，然后尋找相應(yīng)的器件進行替換，使設(shè)備恢復(fù)其固有的性能指標(biāo)。
維修過程包括以下幾個方面:
第一步，詢問用戶變頻器的故障現(xiàn)象，包括故障發(fā)生前后外部環(huán)境的變化。例如，電源的異常波動、負載的變化。
第二步，根據(jù)用戶的故障描述，分析可能造成此類故障的原因。
第三步，打開被維修的設(shè)備，確認(rèn)被損壞的程序，分析維修恢復(fù)的可行性。
第四步，根據(jù)被損壞器件的工作位置，通過閱讀電路，分析電路工作原理，從中找出損壞器件的原因，以及一些相關(guān)的電子電路。
第五步，尋找相關(guān)的器件進行替換。
第六步，在確定所有可能造成故障，所有原因都排除的情況下，通電進行實驗，在做這一步的時候，一般要求所有的外部條件都具備，并且不會引起故障的進一步擴大化。
第七步，在設(shè)備工作正常的情況下，就可以進入下一個程序，系統(tǒng)測試。
2.1 維修平臺
(1) 邏輯分析儀:邏輯分析儀具有多個輸入通道，反映被測信號電平的邏輯狀態(tài)和相應(yīng)時間，即被測點的二進制編碼，邏輯分析儀可同時對邏輯電平信號，數(shù)據(jù)總線信號，地址總線信號，芯片的輸入輸出等多路數(shù)字信號的邏輯關(guān)系進行測試和比較，利用測試儀器本身的瞬態(tài)定時測試功能，來捕捉窄脈沖的干擾和測試點前后的波形，邏輯分析儀特別適合對數(shù)字邏輯電路進行測試和分析。
(2) 模擬示波器:示波器是用來“凍結(jié)”一個模擬信號或隨時間變化信號的有效工具，可根據(jù)顯示屏上的靜態(tài)波形分析其特性，并根據(jù)熒光屏上的方格和選用檔次來測量其參數(shù)值，通過使用示波器，可以把被測信號十分真實、直觀的反映在熒屏上，便于維修人員對被測信號進行定量和定性的分析。
(3) 晶體管圖示儀:用途:測試選配大功率管，維修大功率電源，UPS等。
附件1:集成電路電壓傳輸特性測試臺用途:測試選配數(shù)字電路，維修各種數(shù)字智能儀表;附件2:場效應(yīng)管配對測試臺，用途:選配場效應(yīng)管;附件3:0-3KV高壓測試臺。
(4) 圖示儀:測試GTR模塊等
(5) 線性集成電路智能參數(shù)分析儀:選配測試運放等線性電路，維修稱重儀表，信號處理板。
(6) 臺式數(shù)字電橋:測試精密R、C、L，維修精密儀器，通訊裝置等
(7) 通用編程器:修改拷貝各種程序存儲器、維修計算機、智能儀器儀表以及智能儀器儀表數(shù)據(jù)的備份。
(8) 集成電路測試儀:測試各類數(shù)字集成電路, 主要參數(shù):帶RS232接口及編程解密軟件
(9) 智能校驗信號發(fā)生器:校驗測量儀表等, 日本白光。
3 變頻調(diào)速器測試部分的組成
測試部分的功能是對已維修完成的變頻調(diào)速器性能測試。通過考察與交流，測試變頻器的最佳負載還是交流電機。我公司變頻器的功率由大到小，各種規(guī)格都存在，在維修完成以后，如果采用同等功率的電機來做負載實驗，這需要配備各種型號的電機這是不現(xiàn)實的，也是不科學(xué)的。根據(jù)變頻器的使用說明，一般要求變頻器負載不低于額定功率的10%，我們可以考慮用3kw左右的電機來實現(xiàn)15kw以下等級變頻器的負載。用15kw的電機來實現(xiàn)150kw以下等級變頻器的負載。針對變頻器負載電機不能空載的情況，可以使用一臺磁粉制動機來模擬電機負載，磁粉制動機可以通過改變輸入電壓來改變磁粉的間隙，從而達到改變負載的目的。實現(xiàn)模擬變頻器使用現(xiàn)場的目標(biāo)，當(dāng)然還需要檢測其它一些輔助參數(shù)，如輸入電壓、電流、輸出電壓、電流，以及三相的平衡情況，輸出波形的諧波分量。測試平臺需要以下設(shè)備儀表:
(1) 三相交流電機:主要參數(shù):3kW，15kW
(2) 磁粉制動器:主要參數(shù):350N.m
(3) 電流傳感器:主要參數(shù):測量范圍內(nèi)0-50A，輸出0-50Ma, 北京科海
(4) 電壓傳感器:主要參數(shù):測量范圍內(nèi)0-1000V，輸出0-100mA
(5) 模擬電流顯示表頭:主要參數(shù):0-50A，輸入0-50mA
(6) 模擬電壓顯示表:主要參數(shù)0-1000V，輸入0-100mA
(7) i=3減速器
(8) 小水泵:用途:磁粉制動機的冷卻。
(9) 16位16通道A/D轉(zhuǎn)換卡: 主要參數(shù):輸入0-10V
(10) 16位D/A轉(zhuǎn)換卡:主要參數(shù):輸出0-10V
(11) 信號部分:輸入、輸出信號分別為0-10v電壓信號、0-20mA電流信號、開關(guān)量和脈沖信號
(12) 計算機1臺
(13) 多功能打印機1臺
測試平臺的結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。
圖1 測試平臺結(jié)構(gòu)示意圖
4 系統(tǒng)特點
(1) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，使用方便;
(2) 適合對各種品牌的變頻器進行維修和測試;
(3) 輸入輸出信號齊全，系統(tǒng)組成靈活;
(4) 利用變頻器和智能臺信號發(fā)生器單元等組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，模擬現(xiàn)場輸入輸出設(shè)備。
(5) 對多種儀器儀表進行維修和測試;
(6) 可以對一般模塊進行測試和維修;
(7) 對維修、測試的數(shù)據(jù)進行處理、顯示和打印。
5 結(jié)束語
變頻調(diào)速器維修測試平臺組建以來，檢修變頻器多臺，對保障生產(chǎn)的順利進行發(fā)揮了較大的作用，同時為萊鋼節(jié)約了大量的外出維修費用。
參考文獻
[1] 測試儀器使用說明書.
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